Hallo zusammen, ich möchte demütigst um etwas Hilfe bei Entstörung einer Verstärkerschaltung bitten. Die o.a. Schaltung habe ich zur pH-Messung aufgebaut, sie ist eine angepasste Version der pH-Verstärkerschaltung aus dem http://www.engineering.uiowa.edu/sites/default/files/ees/files/NI/pdfs/01/18/DS011887.pdf LMC6001 Datenblatt Seite 9 - welcher durch einen LMC6042 ersetzt wurde. Kurz vorweg: die Schaltung funktioniert in meinem kleinen Bastelzimmer absolut einwandfrei (!), mit sehr geringen Abweichungen produziert sie Werte, die ich so auch haben wollte. Tja, nun habe ich das gute Stück in unserem Foto-Bioreaktor verbaut und der Spaß fängt an. Selbst mit kräftiger Mittelwertbildung in der Software ist da nichts Sinnvolles abzulesen. Zum Aufbau: die Schaltungen -es sind insgesamt 6 nebeneinander, jeweils eine eigene Platine- sitzen in einem voll geschlossenem Aluminium-Gehäuse; der AD-Wandler (ein HB628 von H-Tronic 12bit 0-4096 mV) direkt daneben. Ebenso die Spannungsversorgung, ein LM258, der als Impedanzwandler die symmetrische Versorgung aus 2 Spannungsteilern (Trimmer/Widerstand) bereitstellt (+- 12 V --> +- 5V). Das USB-Kabel (zwischen Gehäuse und auswertendem Rechner) ist doppelt Geschirmt (Geflecht und Folie). Die pH-Sonden sind jeweils mit einem Klapp-Ferrit nahe am Stecker ausgestattet. Der Mittelleiter der Sonde ist per "air-wiring" am hochgebogenen Bein des LMC6042 angeschlossen. Der Gute sitzt auf einem Sockel und wurde nur behandschuht berührt. Die BNC-Buchse ist Teflon isoliert, das Gehäuse mit Masse verbunden. Alle Widerstände sind Metallschicht 1%, die beiden Kondensatoren MKP. Natürlich besitzt der Foto-Bioreaktor tolle störende Sachen aber so ein schlechtes Ergebnis habe ich nicht erwartet, dabei war mein Anspruch mit einer Genauigkeit von +- 0,2 - 0,5 pH nicht einmal sonderlich hoch. Einige Störquellen bereiten mir besonders viel Freude (haben großen Einfluss): - die Beleuchtung; Leuchtstoffröhren 230 V AC mit EVG - der Kompressor; 12 V Gleichstrommotor - die Kühlung; Spitzenreiter (yippie), zwei 12 V DC Lüfter mit einem Peltier-Element und einer 230 V AC Kreiselpumpe. Keine der Quellen sitzt näher als 30 cm am Gehäuse. Der Finger in der Wunde kommt aber erst: ein super günstiges Aquarium pH-Meter aus dem Reich der Mitte liefert wunderbare, korrekte und stabile Werte (als wollte es mich verhöhnen!). Kann ich das Projekt vergessen? Einen weniger sensiblen OpAmp einsetzen? Einen Kondensator mit geringen Leckströmen am Mittelleiter einsetzen? Weinen, bis alle Störquellen ein Einsehen haben? Mit Dank und Grüßen, K.-A.
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8,2 KB
Ich vermisse irgendwie die ganzen Entkopplungskondensatoren... Ich würde das Ding mal einfach mit Batterien versorgen, um eine Brummschleife/Masseschleife ausschließen zu können.
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Bearbeitet durch Moderator
Und genau dort lag das Problem. Ich bin davon ausgegangen, dass irgendein Motor die Störungen verursacht, tatsächlich war es das Peltier-Element, das auf der gleichen Spannungs-Versorgung liegt. Von den Schwankungen her habe ich mit Mittelwertbildung nun alles im Griff. Was jetzt noch auffällt, ist die Tatsache, dass die USB-Wandler-Karte "einfriert", wenn ein 230 V Motor (Kompressor oder Pumpe) ausgeschaltet wird. Die einzige Verbindung der beiden besteht in der Nutzung der gleichen Phase (Rechner-Kompressor-Pumpe). Wie kommt denn so etwas zu Stande? Gruß, K.-A.
Spannungsspitze die die Motorwicklung induziert. >Ich würde das Ding mal einfach mit Batterien versorgen, um eine >Brummschleife/Masseschleife ausschließen zu können. Gruß Jonas
Als allererstes Breit Grinsen weil du nur Glück hast das es zufällig
funktioniert, weil :
> Ich vermisse irgendwie die ganzen Entkopplungskondensatoren...
>Ich würde das Ding mal einfach mit Batterien versorgen, um eine >Brummschleife/Masseschleife ausschließen zu können. => Laptop ohne Netzkabel verwenden zum testen. gruß Jonas
Lothar Miller schrieb: > Ich vermisse irgendwie die ganzen Entkopplungskondensatoren Werden eingefügt, danke für den Hinweis. Jonas Biensack schrieb: > => Laptop ohne Netzkabel verwenden zum testen. Mit der Trennung von der Phase, gibt es kein Einfrieren der USB-Karte mehr. Leider ist ein Desktop für die Messwertaufnahme vorgesehen. Wahrscheinlich würde nicht einmal das Ausweichen auf eine andere Phase helfen, im Verteilerkasten sitzen die ja nun mal alle auf der gleichen Schiene.
>Mit der Trennung von der Phase, gibt es kein Einfrieren der USB-Karte >mehr. Leider ist ein Desktop für die Messwertaufnahme vorgesehen. >Wahrscheinlich würde nicht einmal das Ausweichen auf eine andere Phase >helfen, im Verteilerkasten sitzen die ja nun mal alle auf der gleichen >Schiene. Nicht den Kopf hängen lassen, das zu Erkennen war doch schon die halbe Miete... Und nun musst du halt mal die Ohren Spitzen und dich umhören: -Wer kennt sich mit der Entstörung von Motoren aus? -Wer kennt sich mit der galvanischen Trennung von USB-Wandlern aus? vielleicht schon zu viel verraten..?! gruß Jonas
Jonas Biensack schrieb: > vielleicht schon zu viel verraten..?! Ich hoffe einfach mal, dass Du dich damit auskennst?? Heute habe ich es mit diesem Gerätlein versucht, ohne Erfolg. http://www.brennenstuhl.de/de-DE/ueberspannungs-und-blitzschutz/adapter-ueberspannungsschutz.html
> Wahrscheinlich würde nicht einmal das Ausweichen auf eine andere Phase > helfen, im Verteilerkasten sitzen die ja nun mal alle auf der gleichen ... wird aber kaum helfen, da Masseschleifen neue Brummspannungen zu Deinen hochempfindlichen Sensoren bringen könnten (Desktop-PC-Netzteil hat Schutzkonakt auf Masse). Die einfachste Lösunge wäre: NUR zu messen, wenn alle Störer kurz ausgeschaltet sind. Sonst erst mal die empfindlichen Teile gut abschirmen. Jeder Draht ist auch eine "Antenne".
Kai-Arne K. schrieb: > Heute habe ich es mit diesem Gerätlein versucht, ohne Erfolg. > /ueberspannungs-und-blitzschutz/adapter-ueberspannungsschutz Stimmt! Ein Blitzschutz hilft selten gegen Hochwasser.
>Die o.a. Schaltung habe ich zur pH-Messung aufgebaut, sie ist eine >angepasste Version der pH-Verstärkerschaltung aus dem >http://www.engineering.uiowa.edu/sites/default/fil... >LMC6001 Datenblatt Seite 9 - welcher durch einen LMC6042 ersetzt wurde. Die Schaltungen in den Datenblättern sind immer reine Prinzipschaltungen, die in der Realität um etliche Filter- und Schutzschaltungen ergänzt werden müssen. So ist der direkte Anschluß des pH-Fühlers an die Elektronik ohne Tiefpaß völlig sinnlos, weil der Eingangskreis so hochohmig ist, daß selbst der geringste Netzbrumm zur Katatstrophe wird. Probiere mal einen Tiefpaß aus 10M und 10n aus, direkt am Eingang des OPamp. Das Eingangskabel ist hoffentlich abgeschirmt und nicht länger als 1m? Am OPamp müssen an den Versorgungsspannungsanschlüssen Entkoppelcaps hin, mindestens 100n direkt zur Masse. Besser eine Parallelschaltung aus 100n und 10...47µ Elko. Führe die Versorgungsspannungen aber nicht direkt zu, sondern über 47...100R Widerstände, die direkt an den Entkoppelcaps sitzen sollten. Auch diese ergeben Tiefpaßfilter und entkoppeln die kapazitiven Lasten von den LM358-"Treibern". An den Ausgang des LMC6042 plazierst du noch einen 47...100R Widerstand. Er entkoppelt die kapazitive Last des angeschlossenen Kabels zum ADC. Was ist dort für eine Schaltung? Hat der ADC einen eigenen Puffer? Parallel zu R6 plazierst du noch einen kleinen Cap, so um die 1...10n. Die Beschaltung der Opamps ist hochohmiger als nötig. Du kannst die Rs der ersten Stufe um den Faktor 100 verkleinern, die der zweiten Stufe um den Faktor 10. Wie kompensierst du den Temperaturgang der pH-Fühler?
Hallo Kai Etwas "unkonventionell": Messelektronik eigenständig versorgen (+/-5V mit 2 Steckernetzteilen (die kleinen USB Lader könnten reichen)). Zwische Messelektronik und ADC ein Netzfilter: http://www.conrad.ch/medias/global/ce/3000_3999/3900/3980/3987/398712_LB_01_FB.EPS_1000.jpg GND und Analogsignal durch schicken und evtl. hast Du Ruhe. Kann Montag mal schauen ob ich noch etwas in der Restekiste liegen hab. Die PH Elektrode ohne ein einziges Schutzbauteil auf den Opamp ist auch sportlich. Wenigstens ein Widerstand und ein Keramik oder Folienkondensator sollte schon drin liegen, sonst kann dir jeder kleine Husten den Opamp verblasen. Typisch geht das eine Weile, gut weil alle mit Baumwoll T Shirt rumlaufen. Irgendwann kommt einer mit den richtigen Turnschuhen oder syntethischem Faserpelz und schon haut ein ESD Puls dir das Ding kaputt. viel Erfolg Hauspapa
Ich danke für die Anregungen und guten Tipps. Kai Klaas schrieb: > Wie kompensierst du den Temperaturgang der pH-Fühler? Das wird in der Software realisiert. Ist denn eher Keramik oder Folie (vor allem welche Folie) am Eingang zu empfehlen? Kai Klaas schrieb: > Was ist dort für eine Schaltung? Hat der ADC einen eigenen Puffer? Das ist ein fertiges Modul, ich gehe einfach mal davon aus (HB628 von H-Tronic). Ich wünsche eine gute Nacht.
>Ist denn eher Keramik oder Folie (vor allem welche Folie) am Eingang zu >empfehlen? Geschützte Caps sind zu empfehlen. Einen FKP2 könnte man nehmen. Kommt natürlich auf den Innenwiderstand des pH-Sensors an, mit dem der Isolationswiderstand des Caps einen Spannungsteiler bildet. Hüte dich aber auf jeden Fall vor hoher Luftfeuchtigkeit und hohen Temperaturen. Die Elektronik eventuell außerhalb des Bioreaktors montieren! Weglassen des Caps ist keine Lösung, weil schon geringe ESD-Schäden beim OPamp die Leckströme am Eingang exorbitant ansteigen lassen können. Die internen ESD-Schutzdioden des LMC6042 halten gerade mal 500V aus und schützen nur beim Handling in ESD-geschützter Umgebung. Achte auch beim 10M Widerstand darauf, daß er ESD aushält. Der CMB0207 von Vishay ist ein guter Kandidat, eventuell ein paar in Serie.
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